LMS_AMESim_Auto——1D平臺發(fā)動機變速器

1、Zhang zhao- 1D product managerLMS Imagine.Lab AMESim1D平臺特點與車輛行業(yè)應用平臺特點與車輛行業(yè)應用2AgendaLMS Imagine.Lab AMESim平臺特點平臺特點傳統(tǒng)車輛應用傳統(tǒng)車輛應用發(fā)動機發(fā)動機變速箱變速箱底盤底盤n新能源汽車新能源汽車發(fā)展趨勢發(fā)展趨勢:以模型為驅(qū)動的開發(fā)流程革新以模型為驅(qū)動的開發(fā)流程革新 基于模型的系統(tǒng)工程基于模型的系統(tǒng)工程MBSE多領域、完整的、系統(tǒng)仿真實時仿真：硬件在環(huán)、半實物仿真3“Multi-physics” modelsThermal, Mechanical, Electrical“Controls

2、” modelsElectrical, Electronics, SoftwareVehicle SystemArchitectureConceptEngineeringDetailedDesignManufacturingVehicleIntegration概念設計 詳細設計 系統(tǒng)集成MBSE的必然要求的必然要求Model Based System Engineering的必然要求的必然要求 The Next Frontier in SimulationIncreasing the impact of System Level Simulation in all phase of devel

3、opment 概念設計概念設計Business case analysisDefine vehicle architectureTarget setting詳細設計詳細設計Increase realism and productivityof component, subsystem, system virtual validation虛擬測試、預標定虛擬測試、預標定Frontload system validation“Virtual/Physical” Testing電控開發(fā)電控開發(fā)Interconnect mechanical & controls. All phases of deve

4、lopmentABCDEnabled by Model Based System EngineeringSystem architecture is put central from requirements to testMulti-disciplinary models for component, subsystems - Simulation and Test“Model Based” paradigm is shared with Controls EngineeringNeed for More Complete and Integrated Multi-Physical Mode

5、llingAnd System Level Simulation完整的、多完整的、多領領域、系域、系統(tǒng)統(tǒng)仿真平臺仿真平臺5LMS Imagine.Lab AMESim: 為為MBSE量身定制量身定制多領域、完整的、系統(tǒng)仿真平臺多領域、完整的、系統(tǒng)仿真平臺LMS Imagine.Lab AMESim Rev 10解決方案解決方案傳動車輛系統(tǒng)動力學熱管理流體系統(tǒng)內(nèi)燃機能源系統(tǒng)機電系統(tǒng)集成的仿真平臺集成的仿真平臺系統(tǒng)整體建模：多領域機械電子、電磁、電控液壓、氣動傳熱兩相流元件詳細結(jié)構(gòu)建模泵、閥、噴嘴變速箱、同步器發(fā)動機支持軟件在環(huán)SIL和硬件在環(huán)HIL控制器標定半實物仿真分析和優(yōu)化分析和優(yōu)化前后處理

6、分析工具設計優(yōu)化LMS Imagine.LabAMESimLMS Imagine.LabFrom Physics Based “Authoring” to Model Based System EngineeringMulti-physics System “Authoring”Multi-domain Applications Vehicle Energy Management Vehicle Systems Dynamics Powertrains Flight Controls Engine Equipments Environment Control Systems Mobile Hy

7、draulic Power Systems Integration Electrical Systems Open System Integration Platform1D System Data ManagementDept.Dept.Dept.SupplierOver 3,000 Multi-physics Component ModelsRev. 10AMESimCapabilitiesFunctionalDesignPlatformCapabilities7 copyright LMS International - 2007LMS Imagine.Lab AMESim 完備的物理應

8、用庫完備的物理應用庫功率電子功率電子控制控制內(nèi)燃機內(nèi)燃機機電系統(tǒng)機電系統(tǒng)電作動器電作動器熱系統(tǒng)熱系統(tǒng)機械系統(tǒng)機械系統(tǒng)流體系統(tǒng)流體系統(tǒng)ControlIFP.Drive IFP.EngineEM, EMDTPF, CS, AC1D, PM, TRHCD / PCD / TCHD / H & P Resistance專業(yè)庫40+應用庫應用庫總共超過總共超過3000個物理元件個物理元件HIL：控制器開發(fā)：控制器開發(fā)實時雙離合器變速器模型實時雙離合器變速器模型 在用戶硬件在環(huán)平臺上測試并標定在用戶硬件在環(huán)平臺上測試并標定循環(huán)試驗工況下的優(yōu)化換檔策略離線仿真離線仿真硬件在環(huán)硬件在環(huán)快速原型快速原型變速器標

9、定變速器標定TCU GearboxGearbox modelTCUGearbox modelControls modelControls modelGearbox發(fā)動機扭矩控制DCTHIL：半實物仿真：半實物仿真 完整的功能模型(底盤、懸架、轉(zhuǎn)向、傳動、制動、傳感器)10AgendaLMS Imagine.Lab AMESim平臺特點平臺特點傳統(tǒng)車輛應用傳統(tǒng)車輛應用發(fā)動機發(fā)動機變速箱變速箱底盤底盤n新能源汽車新能源汽車發(fā)動機性能分析：發(fā)動機性能部發(fā)動機性能分析：發(fā)動機性能部GDI渦輪增壓汽油機模型Pressure (bar)Exhaust pressureTime (s)Time (s)Int

10、ake pressurePressure (bar)發(fā)動機電控開發(fā)發(fā)動機電控開發(fā)HIL：電控部門：電控部門通過通過S函數(shù)的生成將函數(shù)的生成將AMESim模型輸入至模型輸入至 Simulink目標機目標機 RT 編譯器編譯器RT 平臺平臺發(fā)動機發(fā)動機和傳動和傳動控制模控制模型型發(fā)動機發(fā)動機/發(fā)發(fā)動機和傳動機和傳動動物理模型物理模型燃油系統(tǒng)燃油系統(tǒng)n汽油， 柴油及其可變?nèi)剂希篋ME， LPG，CNG。n低壓和高壓燃油噴射系統(tǒng)。n非直噴/直噴， 共軌， 泵噴嘴以及直列泵。n電磁， 壓電， 電液閥以及機械驅(qū)動。發(fā)動機氣門由液壓作動器控制 (無凸輪)通過控制閥控制柱塞壓縮形成的壓力蓄壓氣緩沖壓力震蕩配氣

11、機構(gòu)：配氣機構(gòu)：VVA、VVT原理：通過改變氣門正時使發(fā)動機起壓縮機作用。正時非常困難。液壓剛度和機械剛度處于相同的范圍。crankshaft angle發(fā)動機壓縮制動：卡車發(fā)動機壓縮制動：卡車鏈張緊裝置鏈張緊裝置注注: 這些結(jié)果只是采用了從CAD數(shù)據(jù)獲得的幾何參數(shù)。未經(jīng)過優(yōu)化或者修正。 非常適合仿真預測1 AMESim仿真結(jié)果2 試驗結(jié)果17 copyright LMS International - 2007熱管理系統(tǒng)熱管理系統(tǒng)LUBEXHETMACCABHEXCS進進/排氣管理排氣管理催化轉(zhuǎn)化器消聲器進氣排氣催化轉(zhuǎn)化器消聲器進氣排氣流體計算：溫度計算：排放與后處理排放與后處理尾氣處理：H

12、CCONOx20AgendaLMS Imagine.Lab AMESim平臺特點平臺特點傳統(tǒng)車輛應用傳統(tǒng)車輛應用發(fā)動機發(fā)動機變速箱變速箱底盤底盤n新能源汽車新能源汽車所有變速器類型所有變速器類型AMESim可以用以仿真可以用以仿真任何車輛的動力傳動體系任何車輛的動力傳動體系變速器部分變速器部分 MT/AMT/DCT (手動， 自動及其雙離合器變速器) AT/IVT/CVT (變速器， 無級變速)驅(qū)動鏈部分驅(qū)動鏈部分(Cardant節(jié)， 離合器扭轉(zhuǎn)減振器， DMF，底盤)發(fā)動機部分發(fā)動機部分 (曲軸， 凸輪軸， 氣門，遙桿)完整的完整的DCT模型：模型：DSG起動 :發(fā)動機和奇數(shù)檔軸以相同的轉(zhuǎn)速

13、轉(zhuǎn)動第1階段: 奇數(shù)離合器開始脫開第2階段: 發(fā)動機和奇數(shù)離合器軸分離第3階段 :發(fā)動機轉(zhuǎn)速增加，奇數(shù)檔軸轉(zhuǎn)速下降第 4階段: 偶數(shù)檔離合器開始接合第 5階段 : 摩擦力加速偶數(shù)檔軸并降低發(fā)動機轉(zhuǎn)速結(jié)束: 發(fā)動機和偶數(shù)檔軸完全接合換檔分析換檔分析歐數(shù)檔軸轉(zhuǎn)速發(fā)動機轉(zhuǎn)速奇數(shù)檔軸轉(zhuǎn)速 Simulink建立的離合器控制的 ECU模型發(fā)動機控制設計發(fā)動機控制設計齒輪奇&偶檔離合器離合器控制設計離合器控制設計接合速率/脫開速率控制換擋點：打滑控制離合器的粘-滑分析AMT: 換檔作動器換檔作動器自動手動變速器自動手動變速器液壓及電動執(zhí)行器設計自動變速器AT自動變速器自動變速器考慮和不考慮損失無級變速：無級

14、變速：CVT模型模型損失取決于：損失取決于： CVT 傳動比 CVT 帶輪轉(zhuǎn)速 CVT 輸出扭矩負載 當量帶張力Pull Push belt typesDCT design變速器開發(fā)難點：變速器開發(fā)難點： 需要多領域系統(tǒng)建模需要多領域系統(tǒng)建模EngineCrankshaftCamshaft VibrationsTorque oscillationsClutch / DMFDry/Wet, Multidisk, dampersThermal aspects, slip controlShift controlSynchronizers, 3D animationsEpicyclic gear t

15、rainsGearshift controlActuationSwitch valvesPressure regulationHydraulic/electricNetworksDriveline2D/3D ModelingU-joints, TiresESP / ASRPiloted Differential TransmissionRobotized / AutomaticsDCT/HybridIVT/CVT傳動鏈振動分析傳動鏈振動分析: 0-20Hz 3D發(fā)動機殼體及橡膠懸置(非線性阻尼) 車輛總成(2D車輛模型(X,Z)，Pacejka輪胎(Jump start) 懸架的非線性剛度和非

16、線性阻尼整個傳動系建模整個傳動系建模：舒適性：舒適性Benefits : 有助于分析加速過程中的操縱性準則(Tipin-Tipout， 制動， 換檔)發(fā)動機，車體， 發(fā)動機懸置，傳動鏈剛度 (離合器扭轉(zhuǎn)減振器， DMF， 輪胎， 萬向節(jié)， 軸剛度 )的耦合分析 后輪和前輪懸架 低速時改進的Pacejka輪胎模型發(fā)動機及懸置3D動力總成：動力總成：NVH 驅(qū)動鏈扭振分析驅(qū)動鏈扭振分析Time response 發(fā)動機和卡車驅(qū)動鏈的耦合.通過模態(tài)分析工具， 用戶可以確定影響各階振型的主要因素， 其中有些振型對多種傳動鏈設計產(chǎn)生惡劣的扭振(2,4 以及 6 輪驅(qū)動)29AgendaLMS Imagi

17、ne.Lab AMESim平臺特點平臺特點傳統(tǒng)車輛應用傳統(tǒng)車輛應用發(fā)動機發(fā)動機變速箱變速箱底盤底盤n新能源汽車新能源汽車Motion制動系統(tǒng), ABS, ESP阻尼器，抗側(cè)傾動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)車輛動力學系統(tǒng)車輛動力學系統(tǒng)控制器控制器數(shù)據(jù)交換數(shù)據(jù)交換車輛動力學系統(tǒng)助力助力轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)向 側(cè)重在功能設計和控制的初步設計（主要是穩(wěn)定性分析） 考察電動轉(zhuǎn)向的功能及其性能以及評估技術風險。 ECU 測試 電氣， 電液以及液壓系統(tǒng) 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)液壓式（HPS）電液式（EHPS）電動式（EPS）制動系統(tǒng)制動系統(tǒng) ABS、ESP液壓和氣動系統(tǒng)液壓和氣動系統(tǒng)詳細理解制動回路的動態(tài)特性，分析并比較不同液壓結(jié)構(gòu)。結(jié)合車輛模型分析制

18、動距離和車輛的穩(wěn)定性。既可以分析液壓制動系統(tǒng)也可以分析氣動制動系統(tǒng)。 懸架、懸架、抗側(cè)傾控制抗側(cè)傾控制壓力閥穩(wěn)定性和先導閥控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和側(cè)滾動桿間的耦合關系液壓缸的氣穴現(xiàn)象機車和專用車輛的傾斜系統(tǒng)實時環(huán)境下的ECU測試專著于元部件和回路系統(tǒng)的設計駕駛舒適性駕駛舒適性二維車輛模型和二維車輛模型和3D發(fā)動機模型發(fā)動機模型34 copyright LMS International - 200920HZ的動態(tài)響應3D 發(fā)動機模型3D 發(fā)動機支點2D 車輛模型2D 車身懸置模型輪胎模型傳動剛度模型輸入發(fā)動機模塊的扭矩響應道路傾斜度和路障風速發(fā)動機諧波響應不同尺寸的飛輪12缸，無幾何限制軸承和活塞摩擦效

19、應加速帶來的力 實時仿真35 copyright LMS International - 2009發(fā)動機懸置匹配發(fā)動機懸置匹配車輛動力學：功能建模的理論車輛動力學：功能建模的理論 : Yaw angle of carbody : Pitch angle of carbody : Roll angle of carbody xG : Absolute displacement of carbody center of gravity on x-axis yG : Absolute displacement of carbody center of gravity on y-axis zG : A

20、bsolute displacement of carbody center of gravity on z-axis zrel 11 : Vertical lift of front left spindle 11 rel 11 : Relative rotation angle wheel/spindle - front left wheel 11 zrel 12 : Vertical lift of front right spindle 12 rel 12 : Relative rotation angle wheel/spindle - front right wheel 12 zr

21、el 21 : Vertical lift of rear left spindle 21 rel 21 : Relative rotation angle wheel/spindle - rear left wheel 21 zrel 22 : Vertical lift of rear right spindle 22 rel 22 : Relative rotation angle wheel/spindle - rear right wheel 22 yn : Relative displacement steering rack / carbody on ycarbody-axis

22、ISO 8855 based model功能建模的理論功能建模的理論 彈性效應彈性效應Suspension mechanism and bushingsElasticity MatrixAxle elastic deformation Source)()()(oppnzXyXzXCstexEach elasticity coefficient is a function:車載電氣系統(tǒng)車載電氣系統(tǒng)車燈、風扇、雨刷、電動車窗、除霜。Use vehicle speed and corresponding gear profile to compute the engine speedQuasi st

23、atic loads: - Models for lamps, pump, windshield wipers,- Consumption defined by current or power profile & activation signal38 copyright LMS International - 2009Example of power profile for PTC resistor整車系統(tǒng)解決方案：整車系統(tǒng)解決方案： 發(fā)動機發(fā)動機+傳動傳動+動力學動力學Acceleration - TestsAcceleration - Simulations40AgendaLMS Imagine.Lab AMESim平臺特點平臺特點傳統(tǒng)車輛應用傳統(tǒng)車輛應用發(fā)動機發(fā)動機變速箱變速箱底盤底盤n新能源汽車新能源汽車高精度高精度電池模型電池模型主要特征主要特征:所有的參數(shù)都基于SOC，溫度和電流(公式或數(shù)表）狀態(tài)空間近似的擴散現(xiàn)象。 狀態(tài)變量的數(shù)量滿足仿真精度要求?？梢詫﹄姵?/p>